電機(jī)學(xué)chap09_自整角機(jī)課件

1、 自整角機(jī)9.自整角機(jī)9.自整角機(jī)自整角機(jī)概述自整角機(jī)的功能主要是實(shí)現(xiàn)角度跟蹤。通過電的聯(lián)系，使機(jī)械上不相連接的多根轉(zhuǎn)軸能夠自動(dòng)地保持相同的轉(zhuǎn)角變化，或者同步旋轉(zhuǎn)。這種系統(tǒng)亦稱為同步聯(lián)系裝置。許多物理量?？赊D(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速，所以這種傳遞轉(zhuǎn)角或轉(zhuǎn)速的同步聯(lián)系裝置就得到了廣泛的應(yīng)用。主要類型：1. 按在系統(tǒng)中的作用分：2. 按輸出量不同分類：3. 按相數(shù)分：接收機(jī)發(fā)送機(jī)力矩式控制式單相三相9.自整角機(jī)9.自整角機(jī)單相同步聯(lián)系裝置結(jié)構(gòu) 91單相同步聯(lián)系裝置電路圖參看圖91，是一單相同步聯(lián)系裝置的電路圖，它由兩臺(tái)完全相同的自整角機(jī)所組成。一個(gè)用作發(fā)送機(jī)T；另一個(gè)用作接收機(jī)R。它們的單相勵(lì)磁繞組FT和F

2、R接到同一個(gè)電源。它們的三相同步繞組1、2、3通過連線L對(duì)應(yīng)聯(lián)通。9.自整角機(jī)單相同步聯(lián)系裝置工作原理T為發(fā)送機(jī)T位置角,R為接受機(jī)R位置角。= T - R 為失調(diào)角。=0 ，T和R的轉(zhuǎn)子處于協(xié)調(diào)位置或一致位置T與R位置角不一致時(shí),與其對(duì)應(yīng)的繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位相等,幅值不等,繞組回路產(chǎn)生平衡電流,產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩 。力矩使R位置角發(fā)生變化,直到T與R位置角一致時(shí),感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相位對(duì)應(yīng)相等,平衡電流與電磁轉(zhuǎn)矩同時(shí)消失?；剞D(zhuǎn)運(yùn)行流程圖回轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)有其限制轉(zhuǎn)速，通常為900r/min。R位置角變化直至為零T接受信號(hào)T9.自整角機(jī)失調(diào)角 不為零感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)應(yīng)不等回路產(chǎn)生平衡電流產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩電流與轉(zhuǎn)矩消失9.自

3、整角機(jī)自整角機(jī)基本結(jié)構(gòu)自整角機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是單相集中繞組勵(lì)磁繞組和三相對(duì)稱分布繞組同步繞組，分別設(shè)置在定、轉(zhuǎn)子鐵心上。9-2 接收機(jī)的阻尼時(shí)間 a) 加有阻尼裝置時(shí) b) 無阻尼裝置的振蕩過程接收機(jī)工作時(shí)，R到達(dá)新的一致位置和步進(jìn)電機(jī)相似，其位置角亦有一個(gè)振蕩過程如圖92b所示。如阻尼時(shí)間td較長(zhǎng)，便將影響系統(tǒng)的正常工作。為此，接收機(jī)轉(zhuǎn)子上常設(shè)置阻尼裝置。9.自整角機(jī)自整角機(jī)基本結(jié)構(gòu)(續(xù))9-3 兩級(jí)慣性摩擦阻尼器1鎖片2銷釘3彈簧4彈簧環(huán) 9慣性輪 9軸套和同步電機(jī)相似，可利用阻尼繞組來實(shí)施電氣阻尼。此外也常用機(jī)械阻尼器，圖93便是一種兩級(jí)慣性摩擦阻尼器。軸套固定在接收機(jī)轉(zhuǎn)軸，慣性輪套在軸套上

4、，二者間可有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其間的摩擦起著阻尼作用。9.自整角機(jī)自整角機(jī)的指示式運(yùn)行發(fā)送機(jī)T和接收機(jī)R的勵(lì)磁繞組都將激勵(lì)一個(gè)沿氣隙按正弦分布的脈動(dòng)磁場(chǎng)，它們將在T和R的同步繞組中感應(yīng)變壓器電動(dòng)勢(shì)如下：式中諸電動(dòng)勢(shì)在時(shí)間上是同相9.自整角機(jī)寫出同步繞組回路電壓方程，求出均衡電流，列出各同步繞組的磁動(dòng)勢(shì)并將其分解為d、q軸分量，最后合成d、q軸磁動(dòng)勢(shì)如下：9.自整角機(jī)可見，這些磁動(dòng)勢(shì)與發(fā)送機(jī)接收機(jī)的位置角無關(guān)，只是失調(diào)角的函數(shù)。同步繞組激勵(lì)的磁場(chǎng)與勵(lì)磁繞組激勵(lì)的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生整步轉(zhuǎn)矩Ts 亦是失調(diào)角的函數(shù)。T與R兩機(jī)的整步轉(zhuǎn)矩大小是相等的。發(fā)送機(jī)T的轉(zhuǎn)子是受指令控制，不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)；接收機(jī)R的轉(zhuǎn)子可自由

5、旋轉(zhuǎn)比整步轉(zhuǎn)矩是指失調(diào)角時(shí)的整步轉(zhuǎn)矩，顯然比整步轉(zhuǎn)矩愈大，則系統(tǒng)愈靈敏，精度愈高。9.自整角機(jī)自整角機(jī)并聯(lián)運(yùn)行每一臺(tái)接收機(jī)的均衡電流是發(fā)送機(jī)的1/m，每臺(tái)接收機(jī)的整步轉(zhuǎn)矩為一對(duì)一運(yùn)行時(shí)2/m+1。這里的m為并聯(lián)的接收機(jī)臺(tái)數(shù)。并聯(lián)的接收機(jī)臺(tái)數(shù)有限制,應(yīng)有同一型號(hào)和相同精度。9-4 自整角機(jī)并聯(lián)運(yùn)行9.自整角機(jī)9-5 同步繞組輸出電動(dòng)勢(shì)和位置角間關(guān)系曲線自整角機(jī)指示式運(yùn)行精度指示式運(yùn)行的精度取決于發(fā)送機(jī)和接收機(jī)的精度。同步繞組電動(dòng)勢(shì)和位置角的理論關(guān)系曲線如圖95所示，理論和實(shí)際之間的差值稱為電氣不對(duì)稱度，由它來標(biāo)志發(fā)送機(jī)的精度。9.自整角機(jī)自整角機(jī)指示式運(yùn)行精度(續(xù))檢測(cè)六點(diǎn)法：取實(shí)測(cè)電動(dòng)勢(shì)E12

6、、 E23與E31為零的實(shí)際位置角，與理論位置角的角度差為誤差角。以其中正負(fù)最大誤差角的絕對(duì)值的算術(shù)平均值為衡量發(fā)送機(jī)精度的電氣不對(duì)稱度，其單位是“度”。指示式同步聯(lián)系裝置接受指令T ，接收機(jī)指示R ，由于存在摩擦阻力等因素，T不一定等于R ，亦稱兩者之差為誤差角，用 表示，由它來標(biāo)志裝置的精度。亦即認(rèn)為是接收機(jī)的精度。檢測(cè)72點(diǎn)法：即發(fā)送機(jī)正反轉(zhuǎn)每隔10測(cè)一次 ，共得72個(gè) 。取其不同轉(zhuǎn)向時(shí)測(cè)得的最大誤差角絕對(duì)值的算術(shù)平均值來標(biāo)志裝置的精度。9.自整角機(jī)差動(dòng)式自整角機(jī)結(jié)構(gòu)9-6接線圖及其工作情況a) 接收機(jī)無勵(lì)磁情況 b) 差動(dòng)式自整角接收機(jī)定、轉(zhuǎn)子均系隱極式，都裝有三相對(duì)稱繞組，并且各接成

7、星形。特點(diǎn)是定子轉(zhuǎn)子有相同的槽數(shù)、繞組型式、匝數(shù)和參數(shù)。差動(dòng)式自整角機(jī)既作為接收機(jī)亦可作為發(fā)送機(jī)。9.自整角機(jī)差動(dòng)式自整角機(jī)作為接收機(jī)如圖9-6所示：T1 、T2為發(fā)送機(jī)，其同步繞組分別接至差動(dòng)式接收機(jī)DR的定轉(zhuǎn)子繞組。接收機(jī)沒有加勵(lì)磁，同步繞組回路的電流取決于ET1、 ET2和ET3 ，由均衡電流可算出其d、q軸合成磁動(dòng)勢(shì)為：9.自整角機(jī)差動(dòng)式自整角機(jī)作為接收機(jī)(續(xù))由上式可見，接收機(jī)合成磁動(dòng)勢(shì)FR的空間位置如圖9-6a所示，即當(dāng)發(fā)送機(jī)轉(zhuǎn)過角T時(shí)，接收機(jī)的合成磁動(dòng)勢(shì)對(duì)同步繞組1向相反方向轉(zhuǎn)過T角。當(dāng)差動(dòng)接收機(jī)轉(zhuǎn)子RDR轉(zhuǎn)過(2-1)時(shí)， RDR三個(gè)繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和T2的三個(gè)同步繞組電動(dòng)勢(shì)相

8、等，不出現(xiàn)均衡電流，DR中便沒有電磁轉(zhuǎn)矩，整個(gè)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定的一致位置。綜上所述，差動(dòng)接收機(jī)受T1和T2控制，其轉(zhuǎn)子將輸出（指示）兩臺(tái)發(fā)送機(jī)位置角的和或差。當(dāng)1和2轉(zhuǎn)向相反時(shí)，轉(zhuǎn)子RDR將轉(zhuǎn)過(2+1)角。差動(dòng)式自整角接收機(jī)轉(zhuǎn)子位置角的表示式為 DR= 1 2 。9.自整角機(jī)自整角機(jī)的變壓器式運(yùn)行當(dāng)同步聯(lián)系裝置需驅(qū)動(dòng)一組轉(zhuǎn)矩較大的負(fù)載時(shí)，便可采用變壓器式運(yùn)行方式。9-7自整角的變壓器運(yùn)行方式T為普通自整角發(fā)送機(jī)。TR為變壓器式自整角接收機(jī)，勵(lì)磁繞組輸出控制電動(dòng)勢(shì) EC。9.自整角機(jī)自整角機(jī)的變壓器式運(yùn)行原理 TR無勵(lì)磁，情況和圖96a相似，當(dāng)T轉(zhuǎn)過- T ，則TR中激勵(lì)磁場(chǎng)r ，r的直軸分量1s

9、in T將匝鏈輸出繞組，并感應(yīng)變壓器電動(dòng)勢(shì)EC 。EC r sin T EC經(jīng)放大器放大輸至伺服電機(jī)，經(jīng)減速齒輪箱帶動(dòng)裝置的負(fù)載和TR的轉(zhuǎn)子。當(dāng)TR轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)過角T ，r轉(zhuǎn)動(dòng)到交軸 ，r d=0，EC =0，伺服系統(tǒng)穩(wěn)定不動(dòng)。至此，發(fā)送機(jī)接受的指令已傳遞到TR的轉(zhuǎn)子及與其耦合的機(jī)械負(fù)載。稱T為1時(shí)的EC為比控制電動(dòng)勢(shì)ECR，顯然ECR愈大系統(tǒng)愈靈敏。9.自整角機(jī)變壓器式自整角接收機(jī)的精度圖98 變壓器式接收機(jī)精度測(cè)定的兩個(gè)接線圖a) 0時(shí)b) 90時(shí)變壓器式自整角接收機(jī)的精度，亦由所謂電氣不對(duì)稱度來標(biāo)志。兩相串聯(lián)后接到交流電源，理論上此時(shí) d=0 ， EC =0 ；實(shí)際上由于材料，工藝等因素EC 0 。9.自整角機(jī)變壓器式自整角接收機(jī)的精度(續(xù))轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子，繞EC =0 ，讀下轉(zhuǎn)子位置角，它與理論位置角之差便為誤差角。不改接線，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過180， EC又應(yīng)為零，同理，可得第二個(gè)誤差角。改換接線，令1、2串聯(lián)加電源；令1、3串聯(lián)加電源，共可測(cè)得6個(gè)誤差角。再按圖98b接線，此時(shí)轉(zhuǎn)子位于90及270時(shí)，應(yīng)為零，又可測(cè)得2個(gè)誤差角。同理，改換接線又可測(cè)得另4個(gè)誤差角。這樣共有12個(gè)誤差角。令其中正負(fù)最大誤差角絕對(duì)值的算術(shù)平均值為電氣不對(duì)稱度。9.自整角機(jī)變壓器式自整角機(jī)的工作特點(diǎn)其